(57)【要約】【課題】  レンズ自身に凹凸があったり、レンズの取付がたがあったりしてもピントのあった写真が撮影される撮影装置と、その撮影装置を用いて、その撮影装置内のレンズ自身の凹凸やレンズの取付がたによる像面歪量を測定する像面歪量測定方法を提供すること。【解決手段】  予めこの撮影装置で平板を測定して凹凸に対応する歪量Ｐ１１…を測定しておいて、その凹凸に対応する歪量ｐ１１…からベストフォーカスパルス数ａ１１…を減算した値を撮影装置内の合焦位置ずれ記憶部に記憶する。撮影にあたり、その合焦位置ずれ記憶部に記憶された各領域それぞれのずれ量に基づいてピント補正を行なう。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズで撮像素子上に被写体像を結像させて該撮像素子で被写体像を表す画像データを生成する撮影装置であって、
前記撮像素子を複数の領域に分割したときの各領域の合焦位置の相対的なずれ量を記憶しておく合焦位置ずれ記憶部と、
撮影にあたり前記撮像素子の各領域それぞれについて求めた合焦位置を前記合焦位置ずれ記憶部に記憶された各領域それぞれの相対的なずれ量に基づいて補正し、補正後の各領域の合焦位置に基づいて、被写体全体としての合焦位置を求める焦点検出部とを備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記複数の領域ごとの空間周波数を測定する空間周波数測定部を備え、
前記空間周波数測定部は、各領域の合焦位置の相対的なずれ量を各空間周波数ごとに検出するものであり、
前記合焦位置ずれ記憶部は、各領域の合焦位置の相対的なずれ量を各空間周波数について記憶しておくものであって、
前記焦点検出部は、撮影にあたり、前記撮像素子の各領域それぞれについて求めた合焦位置を、前記合焦位置ずれ記憶部に記憶された各領域それぞれの、前記空間周波数測定部で測定された各領域ごとの空間周波数に応じたずれ量に基づいて補正し補正後の各領域の合焦位置に基づいて、被写体全体としての合焦位置を求めるものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項３】
撮影レンズで撮像素子上に被写体像を結像させて該撮像素子で被写体像を表す画像データを生成する撮影装置であって、
前記撮像素子を複数の領域に分割したときの各領域の合焦位置の相対的なずれ量を記憶しておく合焦位置ずれ記憶部と、
撮影にあたり前記撮像素子の各領域それぞれについて求めた合焦位置を前記合焦位置ずれ記憶部に記憶された各領域それぞれの相対的なずれ量に基づいて補正し、補正後の各領域の合焦位置に基づいて、被写体全体としての合焦位置を求める焦点検出部とを有する前記撮影装置を用いて、
平板を被写体としたときの前記複数の領域それぞれの合焦位置を検出する検出ステップと、
前記複数の領域の合焦位置の相対的なずれ量を求める算出ステップと、
前記合焦位置ずれ記憶部に、前記複数の領域の合焦位置の相対的なずれ量を記憶させる記憶ステップとを有することを特徴とする像面歪量測定方法。                          
【請求項４】
前記検出ステップが、前記複数の領域それぞれの各空間周波数ごとの合焦位置を検出するステップであり、
前記算出ステップが、前記複数の領域の合焦位置の相対的なずれ量を各空間周波数ごとに求めるステップであり、
前記記憶ステップが、前記複数の領域の合焦位置の相対的なずれ量を各空間周波数ごとに記憶させるステップであることを特徴とする請求項３記載の像面歪量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影レンズで撮像素子上に被写体像を結像させて該撮像素子で被写体像を表す画像データを生成する撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体距離を測定する測距装置が配備されたカメラが多い。このような測距装置の中には撮影光学系とは無関係に被写体距離を測定するものや、撮影光学系の中の撮影レンズを通して導かれた被写体光を用いて被写体距離を測定するものがある。後者のもので被写体距離を測定する場合には、撮影レンズで捉えた被写体の画角の中央で被写体距離を測定するものが大半である。しかし、画角の中央に被写体が位置していない場合もあり、その場合には被写体距離の測定が行なわれずに無限大にピントが合ってしまうことがある。このため、画角内を複数のエリアに分割して各エリアごとに合焦点の検出を行って合焦位置の検出精度を上げているカメラも多い（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１のものでは、被写体距離の精度を定めるＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）評価値を被写体の中心で算出した後、その測定した被写体の中心の両サイドにおいてもＡＦ評価値を算出してそれらのＡＦ評価値から中央と両サイドのいずれの被写体が合焦位置にあるかを検出する技術が提案されている。
【０００４】
しかし、測距装置が撮影光学系とは無関係に設けられているものであれば良いが、撮影レンズを通して導かれた被写体光を用いて被写体距離を測定する測距装置の場合には、レンズ自身の凹凸や組立時のがたつきなどによって像面に歪が生じてＡＦ評価値に誤差が生じることがある。この誤差はレンズ自身の凹凸や組立時のレンズの取付けがたによるものであって、もしこの誤差が生じた場合には上記技術により合焦位置の検出を行なったとしても合焦位置がずれる可能性が高い。このように合焦位置のずれが起こると撮影装置によりピンボケの写真が撮影されてしまう。
【特許文献１】特開平９−１９７２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、レンズ自身に凹凸があったり、レンズの取付がたがあったりしてもピントのあった写真が撮影される撮影装置と、その撮影装置を用いて、その撮影装置内のレンズ自身の凹凸やレンズの取付がたによる像面歪量を測定する像面歪量測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成する本発明の撮影装置は、撮影レンズで撮像素子上に被写体像を結像させて該撮像素子で被写体像を表す画像データを生成する撮影装置であって、
前記撮像素子を複数の領域に分割したときの各領域の合焦位置の相対的なずれ量を記憶しておく合焦位置ずれ記憶部と、
撮影にあたり前記撮像素子の各領域それぞれについて求めた合焦位置を前記合焦位置ずれ記憶部に記憶された各領域それぞれの相対的なずれ量に基づいて補正し、補正後の各領域の合焦位置に基づいて、被写体全体としての合焦位置を求める焦点検出部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記本発明の撮影装置によれば、レンズの凹凸があったとしても上記合焦位置ずれ記憶部に記憶された、各領域の合焦位置ずれ量に基づいて、上記焦点検出部により被写体全体としての合焦位置が求められる。そうすると、被写体全体としての合焦位置が求められ、ピントのあった撮影がこの撮影装置で常に行なわれる。
【０００８】
ここで、上記複数の領域ごとの空間周波数を測定する空間周波数測定部を備え、
上記空間周波数測定部は、各領域の合焦位置の相対的なずれ量を各空間周波数ごとに検出するものであり、
上記合焦位置ずれ記憶部は、各領域の合焦位置ずれ量を各空間周波数について記憶しておくものであって、
上記焦点検出部は、撮影にあたり、上記撮像素子の各領域それぞれについて求めた合焦位置を、上記合焦位置ずれ記憶部に記憶された各領域それぞれの、上記空間周波数測定部で測定された各領域ごとの空間周波数に応じたずれ量に基づいて補正し補正後の各領域の合焦位置に基づいて被写体全体としての合焦位置を求めるものであることが好ましい。
【０００９】
被写体を撮影した場合にはその撮影した被写体の部分部分（被写体を分割したときの各領域）で空間周波数が異なることが知られている。また、被写体として風景を撮影するか、被写体として人物を撮影するかによっても被写体の空間周波数が異なることが知られている。
【００１０】
そこで、様々な被写体に応じて的確な補正を行なうことができるように様々な空間周波数に応じたずれ量を上記合焦位置ずれ記憶部に記憶しておくと、そのずれ量に基づいて各領域の補正を行なうことも、被写体に応じた補正を行なうこともできる。
【００１１】
また、上記課題を達成する像面歪量測定方法は、撮影レンズで撮像素子上に被写体像を結像させて該撮像素子で被写体像を表す画像データを生成する撮影装置であって、
上記撮像素子を複数の領域に分割したときの各領域の合焦位置の相対的なずれ量を記憶しておく合焦位置ずれ記憶部と、
撮影にあたり上記撮像素子の各領域それぞれについて求めた合焦位置を上記合焦位置ずれ記憶部に記憶された各領域それぞれの相対的なずれ量に基づいて補正し、補正後の各領域の合焦位置に基づいて、被写体全体としての合焦位置を求める焦点検出部とを有する上記撮影装置を用いて、
平板を被写体としたときの上記複数の領域それぞれの合焦位置を検出する検出ステップと、
上記複数の領域の合焦位置の相対的なずれ量を求める算出ステップと、
上記合焦位置ずれ記憶部に、上記複数の領域の合焦位置の相対的なずれ量を記憶する記憶ステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
このように上記撮影装置を用いてこの像面歪量測定方法により各領域の合焦位置を検出してそれらの合焦位置の相対的なずれ量を算出して上記記憶部に記憶するようにしておくと、撮影装置ごとにずれ量を記憶することで撮影装置ごとに、その撮影装置に適した補正を行なわせることができる。
【００１３】
ここで、上記検出ステップは、上記複数の領域それぞれの各空間周波数ごとの合焦位置を検出するステップであり、
上記算出ステップが、上記複数の領域の合焦位置の相対的なずれ量を各空間周波数ごとに求めるステップであり、
上記記憶ステップが、上記複数の領域の合焦位置の相対的なずれ量を各空間周波数ごとに記憶するステップであることが好ましい。
【００１４】
このように空間周波数に応じたものであると、被写体に応じたピント補正を高い精度で行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態の撮影装置の一例にあたるデジタルカメラの外観図である。
【００１７】
図１に示すデジタルカメラ１の中央にはレンズ鏡胴１００が備えられており、そのレンズ鏡胴１００の上方にはファインダ１０１がそのファインダ１０１の隣には閃光発光窓１０２が備えられている。このレンズ鏡胴１００内には撮影レンズが内蔵されており、その撮影レンズの中にはズームレンズやフォーカスレンズなどのレンズが配備されている。また、カメラボディ上面にはレリーズ釦１０３ａが備えられており、そのレリーズ釦１０３ａが押されるとこのデジタルカメラで撮影が行なわれる。なお、図１には示していないが、カメラの背面側には表示画面や電源スイッチなどが配備されている。
【００１８】
図２は図１のデジタルカメラ内部の構成を示す構成ブロック図である。
【００１９】
このデジタルカメラ１はズームレンズ１００ａやフォーカスレンズ１００ｂからなる撮影レンズを通して得た被写体光を用いて被写体距離を測定する測距装置を備えたものであって、この実施例では信号処理ブロック１３の中にその測距装置が配備されている。この信号処理ブロック１３には、他にホワイトバランス調整部やＹＣ分離部なども配備されている。
【００２０】
この信号処理ブロック１３とＪＰＥＧ符号化器１６やカードＩ／Ｆ１７は、例えばＤＳＰなどで構成されており、そのＤＳＰはＣＰＵ１０に制御されている。ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１０ａ内に記録されているプログラムの手順にしたがってこのデジタルカメラの動作を制御するものであり、そのＣＰＵ１０に例えばキーブロック１０３の中にあるレリーズ釦１０３ａの操作信号が入力されたら、そのレリーズ操作信号に応じた処理をＤＳＰに通知してそのＤＳＰ内の信号処理ブロック１３やカードＩ／Ｆ１７に必要な処理を行なわせたりしている。
【００２１】
まずキーブロック１０３の中にある電源スイッチが投入されたときのデジタルカメラ１の動作を説明する。
【００２２】
電源スイッチが投入されると、図２に示す撮像素子（ここではＣＣＤ固体撮像素子が用いられているので以下ＣＣＤという）１１，Ａ／Ｄ１２などの各部に電池から電力が供給されて動作状態になる。ＣＣＤ１１に電力が供給されると、ズームレンズ１００ａとフォーカスレンズ１００ｂを備える撮影レンズが向けられている方向の被写体がそのＣＣＤ１１に結像される。このときＣＰＵ１０はＴＧ１１ａを介してそのＣＣＤ１１に結像されている被写体を表す画像データを所定の時刻ごとに出力させるべく指示を与えて、ＣＣＤ１１に、画像データの出力を行なわせ、さらにＡ／Ｄ１２を介して信号処理ブロック１３へ画像データを所定の時刻ごとに供給させる。
【００２３】
このＣＣＤ１１に画像データを出力させるときにはピントのあった画像データを出力させる必要があるので、この実施形態のデジタルカメラ１では、信号処理ブロック１３で合焦位置を検出してその検出結果に基づいてＣＰＵ１０からドライバ１１１に指示を出しフォーカスモータ１１２を回転させることによりフォーカスレンズ１００ｂをその検出結果に対応する合焦位置へ移動させている。このフォーカスレンズ１００ｂをＣＰＵ１０からの指示に基づいて移動させるときには、ドライバ１１１からフォーカスモータ１１２へパルス列が供給され、そのパルス列を形成するパルスの数分だけフォーカスレンズ１００ｂが移動する構成になっている。このＣＰＵ１０と信号処理ブロック１３とドライバ１１１とフォーカスモータ１１２とフォーカスレンズ１００ｂとが本発明にいう焦点検出部にあたる。なお、図２にはズームレンズ１００ａ用のズームモータ１１４やそのズームモータ１１４を駆動するドライバ１１３も示されているので、フォーカスモータ１１２やそのフォーカスモータ１１２用のドライバ１１１とあわせてそれらを駆動部１１０として示してある。
【００２４】
ここでは、信号処理ブロック１３で被写界輝度からコントラストを検出し、さらにそのコントラストからＡＦ評価値を算出して、そのＡＦ評価値のピークを合焦位置とする処理が行なわれている。また、この実施形態のデジタルカメラ１では合焦位置の精度を上げることを目的としてＣＣＤ１１の撮像面を複数の領域に分割したときの相対的なずれ量を各領域ごとに検出して被写体全体としての合焦点位置を検出する構成を採用している。
【００２５】
そうすると、フォーカスレンズ１００ｂを精度良く合焦位置に移動させることができ、常にピントのあった被写体がＣＣＤ１１に結像される。そのＣＣＤ１１に結像された被写体を表す画像データがＡ／Ｄ１２を介して信号処理ブロック１３へ出力される。この信号処理ブロック１３によってＣＣＤ１１から供給された画像データにＹＣ分離などの画像処理が施され、その画像処理した画像データが所定の時刻ごとにＤＲＡＭ１４へ出力され次々とＤＲＡＭ１４に所定の時刻ごとの画像データが記憶されていく。そのＤＲＡＭ１４に記憶された画像データが画像表示部１５へ所定の時刻ごとに供給され、画像表示部１５ではその所定の時刻ごとに供給された画像データに基づく被写体を切り替えて順次表示画面上に表示する。このようにすると画像表示部の表示画面に撮影レンズが捉えた被写体が表示され、表示画面がファインダ代わりになる。
【００２６】
この表示画面に表示された被写体を見ながらシャッタチャンスにレリーズ釦１０３ａが押されたら、そのレリーズ釦１０３ａが押されたタイミングを起点として所定の時間、露光を行なわせる信号がＴＧ１１ａからＣＣＤ１１に供給される。その所定の時間を経過した後ＣＣＤ１１から画像データが出力される。この出力された画像データがＡ／Ｄ１２を介して信号処理ブロック１３へ供給され、その信号処理ブロック１３で画像処理された画像データがさらにＪＰＥＧ符号化器１６に供給される。このＪＰＥＧ符号化器１６によって画像データが圧縮され、その圧縮された画像データと圧縮に係る情報とで構成された画像ファイルがカードＩ／Ｆ１７の制御の基にメモリカード１８に記録される。
【００２７】
前述したように、信号処理ブロック１３で合焦位置を検出しているが、本実施形態のデジタルカメラ１では、課題に掲げたレンズ（例えばフォーカスレンズ自体、ズームレンズ自体）の凹凸や取付がたによる像面歪に応じた合焦位置の検出を行なうことができるように、このデジタルカメラを出荷する前にそのレンズの凹凸や取付がたによる像面歪量を測定して、その測定により得た像面歪量をＥＥＲＰＯＭ１０ｂに予め記憶しておくようにしている。このＥＥＰＲＯＭ１０ｂが本発明にいう位置ずれ記憶部にあたる。
【００２８】
ここでこの撮影装置の出荷前に予め、ＥＥＰＲＯＭ１０ｂに像面歪量を記憶するときの像面歪量測定方法を、図３〜図７を参照して説明する。
【００２９】
図３〜図５はＣＣＤの撮像面の分割領域を示す図である。
【００３０】
図３〜図５の各分割領域には、前述したようにフォーカスレンズがパルス列で駆動されるものであるのでそのパルス列を形成するパルスの数がそれぞれ示されている。図３にはレンズの曲面が持つ幾何形状によって生じる合焦位置のずれ量を考慮したベストフォーカスパルス数（ａ１１，ａ１２…・）が、図４にはレンズ自身の凹凸による合焦位置のずれ量に対応するパルス数（ｐ１１，ｐ１２…・）が、図５にはそれらのパルス数から算出された相対的なずれ量（ｐ１１−ａ１１，ｐ１２−ａ１２…・）がそれぞれ示されている。
【００３１】
また図６はこのデジタルカメラで撮像素子の各分割領域の像面歪量を測定するときの測定系を示す図であり、図７はその測定系で測定する測定の手順を示すフローチャートである。
【００３２】
図６に示すようにこのデジタルカメラ１の撮影レンズが捉える位置に平面板２をおいて図７の手順にしたがって撮影を行なって図５に示す各分割領域の相対的なずれ量をＥＥＰＲＯＭに記憶する測定が行なわれる。
【００３３】
図６、図７を参照して測定方法を説明する。
【００３４】
前述したようにこの実施形態のデジタルカメラ１では、ＣＰＵ１０からの指示に基づいてドライバ１１１からモータ１１２へパルス列からなる信号が供給される。そこで、このデジタルカメラを出荷する前に基準となる平面板２を撮影することにより信号処理ブロック１３で像面歪量を測定して、ＣＰＵ１０はその像面歪量に対応するパルス数をＥＥＰＲＯＭ１０ｂに記憶している。
【００３５】
ＣＰＵ１０がそのパルス数をＥＥＲＰＯＭ１０ｂに記憶するにあたって、検出ステップＳ７０１で平板を被写体としたときの６４領域それぞれの合焦位置（図４参照）をそれぞれ信号処理部に測定させ、次の算出ステップＳ７０２で、その測定させたそれぞれの合焦位置に移動させるのに必要なパルス数と図３に示すベストフォーカスパルス数との間で減算を行なって、６４領域の合焦位置の相対的なずれ量（図５参照）を求めて、記憶ステップＳ７０３でそのずれ量をＥＥＰＲＯＭに記憶している。
【００３６】
このようにしておくと複数の領域の合焦位置の相対的なずれ量がＥＥＰＲＯＭ内に記憶され、撮影時にその記憶された相対的なずれ量が参照されて適正なＡＦ評価値が算出されフォーカスレンズが駆動されて合焦点に対応する位置に必ずフォーカスレンズが配置される。
【００３７】
このためＡＦ評価値に誤差が生じることがなくなり、快適な撮影がいつでも行なわれるようになる。
【００３８】
図８は、空間周波数ごとに歪量を測定する場合に用いられる平面板の一例を示す図である。
【００３９】
本実施形態のデジタルカメラの信号処理ブロック１３には空間周波数を測定する空間周波数測定部が配備されており、その空間周波数測定部では出荷前の測定時に空間周波数を測定することができる。この空間周波数測定部を利用すると、さらに精度の高い補正を行なうことができる。
【００４０】
図８には平面板の一面に図２のデジタルカメラの信号処理ブロック１３内の空間周波数測定部に空間周波数を測定させるための輝度分布が縦縞に付けられたものが示されており、その一面が撮影されるとデジタルカメラの信号処理ブロック内の空間周波数測定部によって水平空間周波数が測定され、さらに図７のフローにしたがって測定が行なわれて水平空間周波数に応じた歪量がＥＥＰＲＯＭ１０ｂに記憶される。このときに縦縞の間隔が異なる平面板を複数種用意してそれらの平面板それぞれを撮影により測定すると、様々な水平空間周波数に応じた歪量がＥＥＲＰＯＭに記憶される。なお横縞の平板を用意すると、垂直空間周波数に応じた歪量を測定することもできる。
【００４１】
このように空間周波数に応じた歪量が測定され、様々な空間周波数に応じた、相対的なずれ量がＥＥＰＲＯＭ１０ｂに記憶されていると、撮影により得られた被写体に応じてＥＥＰＲＯＭ内のずれ量が参照されて高精度なピント補正が行なわれる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態の撮影装置の一例にあたるデジタルカメラの外観図である。
【図２】図１のデジタルカメラ内部の構成を示す構成ブロック図である。
【図３】撮像素子の分割領域を示す図であって、各分割領域にベストフォーカスパルス数が示された図である。
【図４】撮像素子の分割領域を示す図であって、各分割領域に測定により得た歪量に相当するパルス数が示された図である。
【図５】撮像素子の分割領域を示す図であって、各分割領域に相対的なずれ量に相当するパルス数が示されている。
【図６】このデジタルカメラで像面歪量を測定するときの測定系を示す図である。
【図７】その測定系で測定する測定の手順を示すフローチャートである。
【図８】空間周波数ごとに歪量を測定する場合に用いる平面板の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  デジタルカメラ
１０  ＣＰＵ
１０ａ    ＲＯＭ
１０ｂ    ＥＥＰＲＯＭ
１１    ＣＣＤ
１２    Ａ／Ｄ
１３    信号処理ブロック
１４    ＤＲＡＭ
１５    画像表示部
１６    ＪＰＥＧ符号化器
１７    カードＩ／Ｆ
１８    メモリカード
１００  レンズ鏡胴
１０１    ファインダ
１０２    閃光発光窓
１０３    キーブロック
１０３ａ    レリーズ釦
１１０    駆動部
１１１    ドライバ
１１２    フォーカスモータ
１１３    ドライバ
１１４    ズームモータ
２    平板
２１    平板（空間周波数測定用）
【図１】
2005265941.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005265941.tif 000009
【図８】
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